Локальные сети (LAN – Local Area Network). 5 страницафизический адрес компьютера (аппаратный, адрес канального уровня) - адрес узла, определяемый технологией, с помощью которой построена отдельная локальная сеть, в которую входит данный узел. Для узлов, входящих в локальные сети - это МАС-адрес (Medium Accses Controller) сетевого адаптера например, 11-А0-17-3D-BC-01. Эти адреса назначаются производителями оборудования и являются уникальными адресами, так как управляются централизовано. Для всех существующих технологий локальных сетей МАС-адрес имеет формат 6 байтов: старшие 3 байта - идентификатор фирмы производителя, а младшие 3 байта назначаются уникальным образом самим производителем. IP-адрес, состоящий из 32 двоичных разрядов (4 байта). Этот адрес используется на сетевом уровне. Он назначается администратором во время конфигурирования компьютеров и маршрутизаторов. IP-адрес состоит из двух частей: номера сети и номера узла. Номер сети может быть выбран администратором произвольно, либо назначен по рекомендации специального подразделения Internet (Network Information Center, NIC), если сеть должна работать как составная часть Internet. Обычно провайдеры услуг Internet получают диапазоны адресов у подразделений NIC, а затем распределяют их между своими абонентами. Номер узла в протоколе IP назначается независимо от локального адреса узла. Узел может входить в несколько IP-сетей. В этом случае узел должен иметь несколько IP-адресов, по числу сетевых связей. Таким образом, IP-адрес характеризует не отдельный компьютер или маршрутизатор, а одно сетевое соединение. Символьный идентификатор (символьный, доменный адрес) -имя, например, SERV1.IBM.COM. Этот адрес назначается администратором и состоит из нескольких частей, например, имени машины, имени организации, имени домена. Такой адрес называется также DNS-именем. Подробней система доменных имён рассматривается ниже в разделе " ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ И ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ INTERNET". 8.2.Структура и классы IP-адресов IP –адрес состоит из четырёх байтов (октетов) и обычно записывается в виде четырех чисел, представляющих значения каждого байта в десятичной форме и разделенных точками, например: 128.10.2.30 - традиционная десятичная форма представления адреса; 10000000 00001010 00000010 00011110 - двоичная форма представления этого же адреса. Адрес состоит из двух логических частей - номера сети и номера узла в сети. Соотношение между адресом сети и адресом узла зависит от класса IP – адреса. Сейчас определены 5 классов IP – адресов: A, B, C, D, E.. Какая часть адреса относится к номеру сети, а какая к номеру узла, определяется значениями первых битов адреса. Если адрес начинается с 0, то сеть относят к классу А, и номер сети занимает один байт, остальные 3 байта интерпретируются как номер узла в сети. Сети класса А имеют номера в диапазоне от 1 до 126. (Номер 0 не используется, а номер 127 зарезервирован для специальных целей, о чем будет сказано ниже.) В сетях класса А количество узлов должно быть больше 216, но не превышать 224. Если первые два бита адреса равны 10, то сеть относится к классу В. В сетях класса В под адрес сети и под адрес узла отводится по 16 бит, то есть по 2 байта. Если адрес начинается с последовательности 110, то это сеть класса С. Под адрес сети отводится 24 бита, а под адрес узла - 8 битов. Если адрес начинается с последовательности 1110, то он является адресом класса D и обозначает особый, групповой адрес - multicast. Если в пакете в качестве адреса назначения указан адрес класса D, то такой пакет должны получить все узлы, которым присвоен данный адрес. Если адрес начинается с последовательности 11110, то это адрес класса Е, он зарезервирован для будущих применений На рис. 19 показаны эти пять классов, отличающиеся значениями старшего октета в двоичной системе.
Рис. 19. Классы IP-адресов в двоичной системе Рассмотрим структуру IP – адресов в десятичной системе. Назовём каждую группу чисел в адресе буквами W.X.Y.Z. По значению W (первый октет) можно определить, к какому классу относится IP – адрес. В табл.3 приведена структура IP – адресов в десятичной системе. Таблица 3
Для класса A значение W лежит в диапазоне 1 – 126, для класса B значение W принимается от 128 до 191, для класса C от 192до 223. Из таблицы видно, что возможное количество адресуемых сетей в классе A равно 126, в классах B и C оно возрастает соответственно до 16382 и 2097150. Маска подсети. Она вводится, чтобы в IP – адресе отличить номер сети от номера узла. Маски похожи на IP- адреса, но не несут адресной информации, а лишь говорят о том, какую часть адреса считать адресом подсети, а какую – адресом узла. Например, пусть IP – адрес узла будет 169.234.93.171, а маска подсети 255.255.0.0. Если представить адрес и маску в двоичном виде, то адресом подсети будет та часть адреса, которой соответствуют единицы в записи маски, а адресом узла – та часть, которая содержит нули. В табл.4 приведены IP – адрес и маска подсети. Таблица 4
Эта информация используется при настройке сети. В случае с локальной сетью многие настройки делаются автоматически, но пользователь должен знать возможность их ручной модификации. Соглашения о специальных адресах: broadcast, multicast, loopback. В протоколе IP существует несколько соглашений об особой интерпретации IP-адресов: если IР-адрес состоит только из двоичных нулей, то он обозначает адрес того узла, который сгенерировал этот пакет; если в поле номера сети стоят 0, то по умолчанию считается, что этот узел принадлежит той же самой сети, что и узел, который отправил пакет; если все двоичные разряды IP-адреса равны 1, то пакет с таким адресом назначения должен рассылаться всем узлам, находящимся в той же сети, что и источник этого пакета. Такая рассылка называется ограниченным широковещательным сообщением (limited broadcast); если в поле адреса сети назначения стоят сплошные 1, то пакет, имеющий такой адрес рассылается всем узлам сети с заданным номером. Такая рассылка называется широковещательным сообщением (broadcast); адрес 127.0.0.1 зарезервирован для организации обратной связи при тестировании работы программного обеспечения узла без реальной отправки пакета по сети. Этот адрес имеет название loopback. Форма группового IP-адреса multicast означает, что данный пакет должен быть доставлен сразу нескольким узлам, которые образуют группу с номером, указанным в поле адреса. Узлы сами идентифицируют себя, то есть определяют, к какой из групп они относятся. Один и тот же узел может входить в несколько групп. Такие сообщения, в отличие от широковещательных, называются мультивещательными. Групповой адрес не делится на поля номера сети и узла и обрабатывается маршрутизатором особым образом. В протоколе IP нет понятия широковещательности в том смысле, в котором оно используется в протоколах канального уровня локальных сетей, когда данные должны быть доставлены абсолютно всем узлам. Как ограниченный широковещательный IP-адрес, так и широковещательный IP-адрес имеют пределы распространения в интерсети - они ограничены либо сетью, к которой принадлежит узел - источник пакета, либо сетью, номер которой указан в адресе назначения. Поэтому деление сети с помощью маршрутизаторов на части локализует широковещательный шторм пределами одной из составляющих общую сеть частей. " Белые" и " серые" IP - адреса. " Белыми" называют IP – адреса, которые видны (доступны) из Internet. Например, адрес 89.186.236.4 доступен из Internet, он присвоен службе DNS сети СГЭУ. А IP – адреса компьютеров, подключенных в Internet через локальную сеть, являются " серыми". Выделены специальные сетки " серых" IP – адресов локальных сетей для разных классов: для класса А – 10.0.0.0; для класса В – 10.10.0.0, 172.16.0.0 – 172.31.0.0; для класса С – 10.10.10.0, 192.168.0.0 – 192.168.254.0. Введение " серых" IP – адресов позволило увеличить количество IP – адресов в Internet, иначе 32 – разрядного цифрового адреса не хватило бы для подключения к Internet такого количества пользователей. Подключение компьютеров с " серыми " IP – адресами к Internet выполняется через специальные службы или устройства. Это может быть – прокси – сервер или маршрутизатор (роутер), обладающие функцией трансляции адресов (NAT), которые заменяют своим " белым" IP - адресом " серые" адреса, запоминая их специальным образом. Для определения адреса сети в конкретном IP – адресе используется маска подсети. Например, узел с IP-адресом 12.34.56.78 и маской подсети 255.255.0.0 находится в сети 12.34.0.0. Чтобы получить адрес сети, зная IP-адрес и маску подсети, необходимо применить к ним операцию поразрядной конъюнкции (логическое И). Например, в случае более сложной маски: IP-адрес: 00001100 00100010 00111000 01001110 (12.34.56.78) Маска подсети: 11111111 11111111 11100000 00000000 (256.256.224.0) Адрес сети: 00001100 00100010 00100000 00000000 (12.34.32.0) Маску подсети часто записывают вместе с IP-адресом в формате IP-адрес/количество единичных бит в маске. Например, IP-адрес 12.34.56.78 с маской 255.255.224.0 (т. е. состоящей из 19 единичных бит и 13 нулевых) можно записать как 12.34.56.78/19. Разбиение одной большой сети на несколько маленьких подсетей позволяет упростить маршрутизацию. Например, пусть таблица маршрутизации некоего маршрутизатора содержит следующую запись (табл.5): Таблица 5
Пусть теперь маршрутизатор получает пакет данных с адресом назначения 12.34.56.78. Обрабатывая построчно таблицу маршрутизации, он обнаруживает, что при наложении маски 255.255.0.0 на адрес 12.34.56.78 получается адрес сети 12.34.0.0. В таблице маршрутизации этой сети соответствует шлюз 11.22.3.4, которому и отправляется пакет. Маски подсети являются основой метода бесклассовой маршрутизации. Маска назначается по следующей схеме 28 − n (для сетей класса C), где n - количество компьютеров в под/сети + 2, округленное до ближайшей большей степени двойки. Пример: в сети класса C есть 30 компьютеров, маска для такой сети вычисляется следующим образом: 28 – 30 + 2=256 – 32 = 224 Маска выглядит так: 255.255.255.224.
8.3.Бесклассовая интердоменная маршрутизация. В настоящее время обсуждается вопрос об увеличении разрядности IP – адреса до 128, поскольку уже возник дефицит IP-адресов. Уже в 1996 году было зарегистрировано более 100000 сетей. Разбивка сетей на три класса A, B и С уже не может отвечать современным требованиям. Сеть класса А с ее 17000000 адресов слишком велика, а класса С с 254 адресами, как правило, слишком мала. Сети класса B с 65536 машинами может показаться оптимальными, но на практике каждая из этих сетей не обеспечивает оптимального использования адресного пространства и всегда остаются неиспользованные адреса (для классов B и A количество пустующих адресов оказывается обычно значительным). Если бы в адресах класса С для кода номера ПК было выделено 10 или 11 бит (1024-2048), ситуация была бы более приемлемой. Маршрутизатор рассматривает IP-адресную среду на двух уровнях - адрес сети и адрес ЭВМ, при этом практически они работают только с адресами сетей. Число записей в маршрутной таблице должно будет быть равным половине миллиона записей (по числу блоков С-адресов). Проблема может быть решена, если забыть про разбиение всей совокупности IP-адресов на классы. Бесклассовая адресация (Classless InterDomain Routing, CIDR) - метод IP-адресации, позволяющий гибко управлять пространством IP-адресов, не используя жёсткие рамки классовой адресации. Использование этого метода позволяет экономно использовать конечный ресурс IP-адресов. Беcклассовая адресация основывается на переменной длине маски подсети (Variable Length Subnet Mask — VLSM), в то время, как в классовой адресации длина маски строго фиксирована 1, 2 или 3 установленными байтами. Вот пример записи IP-адреса с применением беcклассовой адресации: 10.1.2.33/27 (табл.6). Таблица 6
В данном примере видно, что в маске подсети 27 бит слева выставлены в единицу (так называемые значащие биты. В таком случае говорят о длине маски подсети в 27 бит (/27 - на сленге " слэш двадцать семь"). Ещё один пример записи адреса 172.16.0.1/12 в бесклассовой системе адресации приведён в табл.7. Таблица 7
9. ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ И ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ INTERNET 9.1.Общая характеристика сети Internet Сеть Internet - это сеть сетей, объединяющая как локальные, так и глобальные сети. С технической точки зрения, Internet - объединение транснациональных компьютерных сетей, работающих по самым разнообразным протоколам, связывающих всевозможные типы компьютеров, физически передающих данные по телефонным проводам и оптоволокну, через спутники и радиомодемы. Таким образом, Internet состоит из множества компьютеров, соединенных между собой линиями связи, и установленных на этих компьютерах программ. Пользователи Internet подключаются к сети через оборудоание специальных организаций - поставщиков услуг (провайдеров). К глобальной сети могут быть подключены как отдельный компьютер, так и локальная сеть. В последнем случае и все пользователи локальной сети могут пользоваться услугами Internet, хотя линией связи с Internet соединен лишь один узел. Соединение может быть постоянным или временным (коммутируемым). Провайдеры имеют множество линий для подключения пользователей и высокоскоростные линии для связи с остальной частью Internet. Часто мелкие поставщики подключены к более крупным. Компьютеры, подключенные к Internet, часто называют узлами или хостами. Наряду с Internet используются внутренние сети предприятий, доступные только её сотрудникам, работающие по протоколам стека TCP/IP, называемые Интранет (Intranet). Такая система позволяет создавать внутрикорпоративные информационные системы с рядом функциональных задач, позволяющих наиболее полно осуществлять корпоративные коммуникации между сотрудниками, отделами, представительствами компании. Официальная документация по Internet излагается в документах RFC (Request for Comments). Документы с таким названием содержат в себе материалы по Internet - технологиям, которые доведены до уровня стандарта или близки к этому уровню. Информацию по этому вопросу можно найти по адресу http: //www.rfc-editor.org/ или http: //www.ietf.org/rfc.html. Все разработчики должны придерживаться этой документации, но на практике не всегда так происходит.
9.2. Сервисы Internet. 9.2.1.Классификация сервисов Internet. Нельзя ввести сколько-нибудь жесткую или определенную классификацию сервисов Internet. Основная причина - уникальность каждого сервиса и одновременная неотделимость его от остальных. Каждый сервис характеризуется свойствами, часть которых объединяет его с одной группой сервисов, а другая часть с другой группой. Наиболее подходящим для классификации сервисов Internet является деление на сервисы интерактивные, прямого и отложенного чтения. Эти группы объединяют сервисы по большому числу признаков. Сервисы, относящиеся к классу отложенного чтения наименее требовательны к ресурсам компьютеров и линиям связи. Основным признаком этой группы является та особенность, что запрос и получение информации могут быть достаточно сильно разделены по времени. Сюда относится, например, электронная почта. Сервисы прямого обращения характерны тем, что информация по запросу возвращается немедленно. Однако от получателя информации не требуется немедленной реакции. Сервисы, где требуется немедленная реакция на полученную информацию, т.е. когда получаемая информация является, по сути дела, запросом, относятся к интерактивным сервисам. Для пояснения вышесказанного можно заметить, что в обычной связи аналогами сервисов интерактивных, прямых и отложенного чтения являются, например, телефон, факс и письменная корреспонденция. рассмотрим самые популярные сервисы глобальной сети Internet. 9.2.2. Электронная почта Электронная почта (e-mail) - первый из сервисов Internet, наиболее распространенный и эффективный. Электронная почта - типичный сервис отложенного чтения (off-line). Вы посылаете Ваше сообщение, как правило, в виде обычного текста, адресат получает его на свой компьютер через какой-то, возможно достаточно длительный промежуток времени, и читает Ваше сообщение тогда, когда ему будет удобно. E-mail очень похож на обычную бумажную почту, обладая теми же достоинствами и недостатками. Итак, электронная почта повторяет достоинства (простота, дешевизна, возможность пересылки нетекстовой информации, возможность подписать и зашифровать письмо) и недостатки (негарантированное время пересылки, возможность доступа третьих лиц во время пересылки, неинтерактивность) обычной почты. Однако у них есть и существенные отличия. Стоимость пересылки обычной почты очень сильно зависит от того, куда, в сколь удаленную точку планеты она должна быть доставлена, и ее размера и типа. Для электронной почты такой зависимости или нет, или она довольно невелика. Электронное письмо можно шифровать и подписывать гораздо более надежно и удобно, нежели бумажное - для последнего, строго говоря, вообще нет общепринятых средств шифрования. Скорость доставки электронных писем гораздо выше, чем бумажных, и минимальное время их прохождения несравнимо меньше. E-mail универсален - множество сетей во всем мире, построенных на совершенно разных принципах и протоколах, могут обмениваться электронными письмами с Internet, получая тем самым доступ к прочим его ресурсам. Практически все сервисы Internet, использующиеся обычно как сервисы прямого доступа (on-line), имеют интерфейс к электронной почте, так что даже если у Вас нет доступа к Internet в режиме on-line, Вы можете получать большую часть информации, хранящейся в Internet, посредством дешевой электронной почты. Скорость доставки сообщений электронной почты сильно зависит от того, каким образом она передается. Путь электронного письма между двумя машинами, непосредственно подключенными к Internet, занимает секунды, и при этом вероятность потери или подмены письма минимальна. 9.2.3. Система гипермедиа WWW WWW (World Wide Web - всемирная паутина) - самый популярный и интересный сервис Internet сегодня, самое популярное и удобное средство работы с информацией. Больше половины потока данных Internet приходится на долю WWW. Сегодня WWW - самая передовая технология Internet, и она уже становится массовой технологией - возможно, недалек тот день, когда каждый человек, знающий, что такое телефон, будет знать, что такое WWW. WWW - информационная система, которой весьма непросто дать корректное определение. Вот некоторые из эпитетов, которыми она может быть обозначена: гипертекстовая, гипермедийная, распределенная, интегрирующая, глобальная. Ниже будет показано, что понимается под каждым из этих свойств в контексте WWW. WWW работает по принципу клиент-серверы: существует множество серверов, которые по запросу клиента возвращают ему гипермедийный документ - документ, состоящий из частей с разнообразным представлением информации (текст, звук, графика, трехмерные объекты и т.д.), в котором каждый элемент может являться ссылкой на другой документ или его часть. Ссылки эти в документах WWW организованы таким образом, что каждый информационный ресурс в глобальной сети Internet однозначно адресуется, и документ, который Вы читаете в данный момент, способен ссылаться как на другие документы на этом же сервере, так и на документы (и вообще на ресурсы Internet) на других компьютерах. Причем пользователь не замечает этого, и работает со всем информационным пространством Internet как с единым целым. Ссылки WWW указывают не только на документы, специфичные для самой WWW, но и на прочие сервисы и информационные ресурсы Internet. Более того, большинство программ-клиентов WWW (browsers, навигаторы) не просто понимают такие ссылки, но и являются программами-клиентами соответствующих сервисов: ftp, gopher, сетевых новостей Usenet, электронной почты и т.д. Таким образом, программные средства WWW являются универсальными для различных сервисов Internet, а сама информационная система WWW играет интегрирующую роль. Некоторые термины, использующиеся в WWW: html (hypertext markup language, язык разметки гипертекста) - формат гипермедийных документов, использующихся в WWW для представления информации. Формат этот не описывает то, как документ должен выглядеть, но определяет его структуру и связи. Внешний вид документа на экране пользователя определяется программой – навигатором (броузером), и если Вы работаете за графическим или текстовым терминалом, то в каждом случае документ будет выглядеть по-своему, но структура его останется неизменной, поскольку она задана форматом html. Имена файлов в формате html имеют расширение .html (.htm). http (hypertext transfer protocol, протокол передачи гипертекста) - название протокола, по которому взаимодействуют клиент и сервер WWW. WWW - сервис прямого доступа, требующий полноценного подключения к Internet, и более того, часто требующий быстрых линий связи, в случае, сли документы, которые Вы читаете, содержат много графики или другой нетекстовой информации. Децентрализованность WWW вносит некоторые затруднения - например, сегодня стандартом становятся не те расширения языка html, которые лучше, но те, которые привносятся самыми популярными навигаторами, такими как Vicrosoft Internet Explorer, Netscape Navigator. Децентрализованность несет и множество других проблем: отсутствие общего каталога серверов и средств тотального поиска по ним. Однако эта проблема успешно решается - сегодня есть и каталоги, и поисковые системы, которые, если и не являются глобальными, но тем не менее охватывают достаточно большую часть документов WWW, чтобы быть полезными и успешно применяться для поиска информации. 9.2.4. FTP - передача файлов Еще один широко распространенный сервис Internet - FTP (File Transfer Protocol). Расшифровывается эта аббревиатура как протокол передачи файлов, но при рассмотрении ftp как сервиса Internet имеется в виду не просто протокол, но именно сервис - доступ к файлам в файловых архивах. Вообще говоря, ftp - стандартная программа, работающая по протоколу tcp, всегда поставляющаяся с операционной системой. Ее исходное предназначение - передача файлов между разными компьютерами, работающими в сетях tcp/ip: на одном из компьютеров работает программа-сервер, на втором пользователь запускает программу-клиента, которая соединяется с сервером и передает или получает по протоколу ftp файлы. Предполагается, что пользователь зарегистрирован на обоих компьютерах и соединяется с сервером под своим именем и со своим паролем на этом компьютере. Протокол ftp оптимизирован для передачи файлов. Данная черта и послужила причиной того, что программы ftp стали частью тдельного сервиса Internet. Дело в том, что сервер ftp зачастую настраивается таким образом, что соединиться с ним можно не только под своим именем, но и под условным именем anonymous - аноним. Тогда Вам становятся доступна не вся файловая система компьютера, но некоторый набор файлов на сервере, которые составляют содержимое сервера anonymous ftp - публичного файлового архива. Если кто-то хочет предоставить в публичное пользование файлы с информацией, программами и прочим, то ему достаточно организовать на своем компьютере, включенном в Internet, сервер anonymous ftp. Сделать это достаточно просто, программы-клиенты ftp есть практически на любом компьютере - поэтому сегодня публичные файловые архивы организованы в основном как серверы anonymous ftp. На таких серверах сегодня доступно огромное количество информации и программного обеспечения. Практически все, что может быть предоставлено пользователям в виде файлов, доступно с серверов anonymous ftp. Это и свободно распространяемые программы, и демонстрационные версии, мультимедиа или просто тексты - законы, книги, статьи, отчеты, рефераты. Таким образом, если Вы, например, хотите представить миру демонстрационную версию Вашего программного продукта - anonymous ftp является удачным решением такой задачи. Если, с другой стороны, Вы хотите найти, скажем, последнюю версию Вашей любимой свободно распространяющейся программы, то искать ее нужно именно на серверах ftp. Несмотря на распространенность, у ftp есть и множество недостатков. Программы-клиенты ftp могут быть не всегда удобны и просты в использовании. Не всегда можно понять, а что это за файл перед Вами - то ли это тот файл, что Вы ищете, то ли нет. Нет простого и универсального средства поиска на серверах anonymous ftp - хотя для этого и существует специальный сервис archie, но это независимая программа, неуниверсальная и не всегда применимая. Программы ftp довольно стары и некоторые их особенности, бывшие полезными при рождении, не очень понятны и нужны сегодня. Так, например, для передачи файлов есть два режима - бинарный и текстовый, и если Вы вдруг неправильно выбрали режим, то передаваемый файл может быть поврежден. Описания файлов на сервере выдаются в формате операционной системы сервера, а список файлов операционной системы UNIX может привести в недоумение пользователя Windows. Проблема тут в том, что со списком файлов выдается лишняя информация, а слишком много знать всегда вредно. Серверы ftp нецентрализованы, и это несет свои проблемы. Несмотря на все это, серверы anonymous ftp сегодня - стандартный путь организации публичных файловых архивов в Internet. Вы можете также организовывать доступ к файлам под паролем - например, своим клиентам. Ftp - сервис - это сервис прямого доступа, требующий полноценного подключения к Internet, но возможен и доступ через электронную почту, существуют серверы, которые могут прислать Вам по электронной почте файлы с любых серверов anonymous ftp. Однако это может быть весьма неудобно, ибо такие серверы сильно загружены, и Ваш запрос может долго ждать своей очереди. Кроме того, большие файлы при отсылке делятся сервером на части ограниченного размера, посылаемые отдельными письмами, и если одна часть из сотни потеряется или повредится при передаче, то остальные 99 тоже окажутся ненужными.
|
